Frecvența reacțiilor chimice CATEGORIA chimie, rata și studii ale mecanismului reacțiilor chimice se numește cinetica chimică. Rata reacțiilor chimice - este numărul de evenimente elementare de interacțiune pe unitatea de timp per volum de reacție unitate. Această definiție este valabilă pentru ambele procese omogene și eterogene. În primul caz, camera de reacție este volumul vasului de reacție, iar al doilea - sunt suprafețe de pe care reacția are loc. Deoarece modificarea interacțiunii dintre concentrația reactanților sau produs per unitate de timp de reacție. Nu este nevoie să monitorizeze modificarea concentrației tuturor substanțelor implicate în reacție, ca stehiomet - ecuația parametru se stabilește o relație între concentrațiile reactanților. de multe ori concentrația reactanților este exprimată în moli de 1 litru (mol / l). Viteza de reacție depinde de natura reactanților, concentrațiile, temperaturile, suprafața de contact între substanțele și prezența altor catalizatori. [TJ Creșterea concentrației reactanților conduce la o creștere a vitezei de reacție chimică, datorită faptului că orice reacție chimică are loc prin coliziunea dintre reacționând particule (atomi, molecule, ioni), și lor mai mare, cu atât mai multe particule per spațiu de reacție unitate (concentrația mai mare) . Reacția chimică poate avea loc prin intermediul unuia sau mai multor evenimente elementare (etapele de reacție elementară). Un set de evenimente elementare reflectă mecanismul reacției. Pentru reacțiile care îndeplinesc orice ^ act elementar, puteți scrie o expresie a vitezei de reacție de concentrația pe baza ecuației reacției. În cazul în care evenimentul elementar implicată numai o singură moleculă (de exemplu, reacția de descompunere), dependența este de forma: u = k [A], și indică reacția monomolecular; când o coliziune are loc act elementar a două molecule diferite, relația este după cum urmează: și - k [A] [B] și indică reacția bimolecular; când o coliziune are loc act elementar de trei molecule de viteză în funcție de concentrația valabilă: v - k [A] • [B] • [C] și indică reacția trimolecular. Toate dependențele dezasamblate: viteza de reacție v-; [A], [B], [C] - concentrația reactanților; k - factorul de proporționalitate; numita viteză de reacție constantă. v = k, atunci când concentrațiile reactanților sau produsul unității. Constanta de viteză depinde de natura reactanților și temperatura. Dependența ratei reacțiilor simple (m. E. Reacțiile care au loc printr-un eveniment elementar) pe concentrația descrisă de legea acțiunii maselor set Guldberg și P. K. Waage în 1867 Viteza de reacție chimică este direct proporțională cu produsul concentrațiilor reactanților, a ridicat la puterea lor raporturile stoichiometrice. De exemplu, pentru 2NO reacție + 02 = 2N02; v - k [NO] 2 [JO. Dacă ecuația reacției chimice nu îndeplinește act elementar de interacțiune, și este pur și simplu o ecuație generală care reflectă numai legătura dintre masa introdusă și substanțe înrudite, când scrieți expresia pentru dependența vitezei de reacție la concentrația necesară pentru a considera că gradul în concentrații care nu este egală cu coeficienții care se confruntă formulele substanțelor cuprinse în ecuația reacției. Pentru reacția, fluxul care este asociat cu anumite evenimente elementare, viteza de ansamblu este determinată (limitată), viteza de cel mai lent pas. dependența explodată a vitezei de reacție la concentrația reactanților este valabilă pentru gaze și reacțiile în soluție. Aceasta nu se aplică reacția cu solidele, deoarece în aceste cazuri, nu există nici o interacțiune între moleculele din întregul volum al reactanților, ci numai la suprafață între cele două faze. Prin urmare, viteza de reacție heterogenă nu depinde numai de factorii discutate anterior, dar, de asemenea, pe suprafața de contact între fazele reacționând. Orice creștere a suprafeței conduce la o creștere a ratei de reacție. efectul UJ temperaturii asupra vitezei de reacție chimică este în concordanță cu regula van't Hoff: creșterea temperaturii la fiecare rată de reacție de 10 ° C este crescut de 2-4 ori. Matematic, aceasta se transmite de obicei prin următoarea ecuație: t / f
ny, unde A este - un coeficient de proporționalitate; e - baza logaritmilor naturali; R - constanta universală a gazelor și T - temperatura absolută. Această ecuație arată că pentru o temperatură constantă o viteză constantă determinată de energia de activare. Cu cât valoarea numerică a energiei de activare este, cu atât mai puțin amestecul de reacție a moleculelor active, mai mici numărul de efective coliziuni și astfel scăderea constanta de viteză a reacției chimice în sine de viteză. [3) Efectul catalizatorului. Catalizatorii sunt substanțe implicate în procesul chimic, schimbarea vitezei sale, dar nu și o parte din produsele de reacție, adică. E. Sfârșitul reacției rămâne chimic nemodificat. Fenomenul de schimbare a vitezei de reacție sub influența catalizatorilor numite catalizei. Distinge între cataliza omogenă și heterogenă. Când agentul interactiv și catalizatorul se află în aceeași stare de agregare, vorbim despre cataliza omogenă. In cataliză heterogenă, reactanții și catalizatorul sunt în diferite stări de agregare; catalizator normal solid și reactanți - în stare lichidă sau gazoasă. Dacă catalizatorul scade viteza de reacție chimică, este numit un inhibitor. Anumite substanțe nu au nici un efect catalitic, dar aditivul lor crește dramatic capacitatea catalitică a catalizatorului. Ele sunt numite promotori. Alte substanțe reduc sau integral distrug activitatea catalizatorilor denumite otrăvuri, iar procesul de reducere a activității catalizatorului - otrăvire. Când omogen cataliză ipoteza de bază pentru a explica mecanismul de acțiune al catalizatorului, este teoria intermediarilor dintre catalizator și reactivul de reacție cu o energie de activare mai mică. cataliză heterogenă este adesea explicată prin teoria adsorbție, conform căreia absorbția reactanților și crește lor de concentrare pe suprafața catalizatorului. Trebuie amintit că catalizatorul se caracterizează prin selectivitate. Exemplul 2. De câte ori va crește viteza de reacție a interacțiunii monoxid de carbon (II) cu oxigen în cazul în care concentrația de materii prime pentru a crește de trei ori? Dată fiind: [CO] și [02] pentru a crește triplu Găsiți: Soluție: 1) Scrieți ecuația reacției: 02 = 2CO + 2S02. Conform legii acțiunii în masă v - k [C0] 2 [02]. 2) Să [CO] = a; [02] = b, atunci: v = a a2 • • b. 3) Atunci când concentrația de materii prime pentru obținerea de 3 ori: [CO] = Per și [02] = SL. 4) se calculează u1 vitezei de reacție: - k9a23b - k27a% pe dacă K27 D2 până la 27 v a2b A: 27 de ori. Exemplul 3. De câte ori pentru a mări viteza de reacție chimică cu creșterea temperaturii până la 40 ° C, în cazul în care temperatura vitezei de reacție coeficient ra vena 3? Dată fiind: At = 40 ° C Y - Find 3: Soluția 2: 1) Conform regulii Van't Hoff: h-U VT2 = vh • la 10. 40 și, - vt> Martie 10 - vt -81. 1 februarie 1 Răspunsuri: 81 de ori. și Exemplul 4. Reacția dintre compușii A și B curge prin 2A Circuit + B * „C. Concentrația substanței A este egal cu 10 mol / l, iar substanța B - b mol / l. Constanta de viteză de reacție este egală cu 0,8 moli de 4 n2 „2 • sec“ 1. Se calculează viteza de reacție chimică în momentul inițial și momentul în care amestecul de reacție rămâne la 60% din materialul B. Dată fiind: la - 0,8 n2 • mol „2 • sec“ 1 [A] = 10 mol / l [B] = 6 mol / l Find „^ nach Soluție: 1) viteza de reacție la momentul inițial v :! - k [a] 2 • [b], r> = 0,8 • 102 • b - 480 mol - l • s „1. nach 2) După un anumit timp de 60% din substanța va rămâne în amestecul de reacție B. Apoi: Prin urmare, [B] a scăzut la 6-3.6 = 2,4 mol / l. 3) Din reacția ecua rezultă că substanțele A și B interacționează în raport de 2: 1, astfel încât [A] a scăzut cu 4,8 mol / l și a fost egal cu: [A] = 10 - 4,8 = 5,2 mol / l. 4) Se calculează în cazul în care: z> = 0,8 * 5,22 • 3,6 = 77,9 mol • L "1 * sec" 1. Răspuns: d> Beg
480 mol • L • sec "1, g / mol = 77,9 • L-1 • sec" 1. Exemplul 5 Reacția la 30 ° C are loc timp de două minute. Cât timp această reacție se execută la o temperatură de 60 ° C, în cazul în care, în acest interval de temperatură, temperatura coeficientului vitezei de reacție este egal cu 2? Având în vedere prin: t1 = 30 ° C t2 = 60 ° C 7 = 2, t = 2 min = 120 sec Găsiți: oră Soluția 1) În conformitate cu articolul van't Hoff: vt - = y w 1 vt - = 23 = 8. vt 2) viteza de reacție este invers proporțională cu timpul de reacție, astfel: a: t = 15s. Întrebări și sarcini pentru auto-determinare 1. Oferă o definiție a vitezei de reacție. Dați exemple de reacții care apar la rate diferite. 2. Expresia de reacție chimică adevărată de viteză a aerului care apar la sistemul de volum constant, este scris după cum urmează: MedC v = ± -. d T precizează, în care cazuri un rezultat pozitiv, iar în unele - un semn negativ pe partea dreaptă a expresiei. 3. Ce factori depinde de rata de o reacție chimică? 4. Ceea ce se numește energia de activare? Impactul oricărui factor asupra vitezei de reacție chimică descrie? 5. De ce este o creștere puternică a vitezei de reacție cu creșterea temperaturii? 6. Dă definiția legii fundamentale a cineticii chimice - legea acțiunii de masă. De cine și când a fost format? 7. Ceea ce se numește constanta de viteză a unei reacții chimice, și ce factori depinde? 8. Care este catalizatorul și modul în care aceasta afectează rata de reacție chimică? 9. Dați exemple de procese în care sunt utilizați inhibitori. 10. Ce este promotorii, și în cazul în care sunt ele folosite? 11. Substanțele care sunt denumite „otrăvuri“? Dați exemple de astfel de substanțe. 12. Care este cataliza omogenă și eterogenă? Adu exemple folosind procesele de procese catalitice. 13. După cum se va schimba viteza de reacție 02 = + 2S0 2S02 dacă reduce volumul amestecului de gaz de 2 ori? 14. De câte ori se va mări viteza de reacție chimică, temperatura crește de la 10 ° C până la 40 ° C, în cazul în care se știe că temperatura crește cu 10 ° C, viteza de reacție va crește de 2 ori? 15. Viteza de reacție A + B = C ca temperatura crește la fiecare 10 ° C crește de trei ori. De câte ori se va mări viteza de reacție, atunci când temperatura crește la 50 ° C? 16. De câte ori pentru a mări viteza de reacție a interacțiunii dintre hidrogen și brom, dacă concentrația de materii prime crește de 4 ori? 17. De câte ori crește viteza de reacție cu creșterea temperaturii până la 40 ° C (v = 2)? 18. Cum se modifica rata de reacție a 2NO + 02 ^ 2N02, în cazul în care presiunea din sistem să se dubleze? 19. De câte ori trebuie să crească concentrația hidrogenului în sistemul N2 + 3H2 ^ 2NH3, viteza de reacție crește cu 125 de ori? 20. Reacția dintre oxidul nitric (II) și clorul are loc conform ecuației 2NO + C12 2NOC1; cum să schimbe viteza de reacție prin creșterea: a) concentrația de oxid de azot în jumătate; b) concentrația de clor de două ori; c) concentrația ambelor substanțe de două ori. 21. La 150 ° C, reacția este completă după aproximativ 16 minute. Având un coeficient de temperatură egală cu 2,5, se calculează, după care perioada de timp este de peste, aceeași reacție la 80 ° C 22. La câte grade ar trebui să crească temperatura, viteza de reacție a crescut de la 32 de ori. Temperatura constanta vitezei de reacție este egal cu 2. 23. La 30 ° C, reacția are loc, timp de 3 minute. Pentru cât timp va proceda ca o reacție la 50 ° C, dacă temperatura coeficientului vitezei de reacție este 3. 24. La o temperatură de 40 ° C, reacția are loc timp de 36 min și la 60 ° C - 4 min. Se calculează coeficientul de temperatură al vitezei de reacție. 25. Viteza de reacție la 10 ° C este de 2 mol / l. Se calculează viteza reacției la 50 ° C, dacă temperatura coeficientului vitezei de reacție este de 2.